基于数字喷泉码的协作多跳中继传输机制研究

摘要

协作中继是无中心节点的无线网络中节点间进行通信的关键技术，节点间相互协作，通过中继多跳传输的方式完成信息的传输。在中继多跳传输中采用传统的ARQ传输方式时，需要传输大量的反馈信息，以及频繁的重传，传输效率较低。采用数字喷泉码可以极大地改善中继多跳传输的效率。数字喷泉码是一种特殊类型的前向纠错码，它没有固定的码率，根据给定的源数据包集合，可以生成无限长的编码数据包。接收端只要收到足够多的编码数据包，就能以很大的概率恢复出源信息，而不关心具体收到哪些编码数据包。本文主要研究数字喷泉码以及基于数字喷泉码的协作多跳中继传输机制。
　　 首先，本文给出一种改进的LT数字喷泉编码度分布——开关度分布。它结合鲁棒孤子分布和二进制指数分布的优点，在传输开始时能产生足够多的度很小的编码数据包，减少了译码器启动译码过程所需要的编码数据包数量，同时也保证包的平均度，从而减少了译码器成功译码时所需要的编码数据包的总数量，提高了编译码效率。
　　 然后，本文结合数字喷泉码和旋转星座技术，给出一种基于中继对的协作喷泉多跳传输机制，在不降低频谱效率的情况下获得信号空间分集增益，可明显改善中继链路的传输质量。同时，结合开关度分布的思想，还给出一种改进的喷泉编码数据包的线性组合算法，可在多跳中继传输中获得数据包分集效果。仿真结果表明，采用此传输机制，数据包传输数量和传输时间都有明显的减少。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 分集技术

1．1．2 MIMO技术

1．1．3 协作通信技术

1．2 选题意义

1．3 协作多跳传输和数字喷泉码的研究现状

1．4 论文的研究内容和结构

第二章 协作通信的基本原理和性能分析

2．1 协作通信的基本原理

2．2 协作通信的信道模型

2．3 中继转发协议及其性能分析

2．3．1 AF中继协议

2．3．2 DF中继协议

2．3．3 SDF中继协议

2．3．4 IR中继协议

2．3．5 中继转发协议的性能仿真结果

2．4 发送分集技术

2．4．1 最大比接收合并方案

2．4．2 Alamouti空时编码方案

2．4．3 STC发送分集方案的性能仿真结果

2．5 本章小结

第三章 LT数字喷泉编码的开关度分布

3．1 数字喷泉码简介

3．2 随机线性喷泉码

3．3 LT码

3．4 Raptor码

3．5 Online码

3．6 开关度分布

3．6．1 鲁棒孤子分布

3．6．2 二进制指数分布

3．6．3 开关度分布

3．6．4 仿真结果

3．7 本章小结

第四章 基于喷泉码和旋转星座的多跳中继传输机制

4．1 引言

4．2 系统模型

4．3 旋转星座

4．3．1 旋转星座的概念

4．3．2 旋转角度的设计及信号调制

4．4 基于旋转星座的协作分集

4．5 信道时隙分配图

4．6 数据的传输过程

4．6．1 源节点的数据传输

4．6．2 中继对的数据转发

4．6．3 中继节点对接收信号的检测

4．7 引入数据包分集的中继算法

4．8 仿真结果

4．9 本章小结

第五章 全文总结和下一步工作

5．1 本文工作总结

5．2 进一步的研究工作

致谢

参考文献

附录